Studio e analisi dei sistemi di indagine remote sensing, morfologia e topografia
Università di Torino
Useremo dati sulla posizione di forti, insediamenti e strade romane nel Regno Unito (scaricabili gratuitamente dal sito del Ancient World Mapping Center), oltre ai confini nazionali, fiumi e laghi del Regno Unito e dell’Irlanda (scaricabili gratuitamente dal sito NaturalEarthData).
Nel frattempo, aprire QGIS!
Link alle slides:
Una volta caricate dal link, le slide dovrebbero seguire la presentazione in automatico
La produzione cartografica è il processo di organizzazione degli elementi della mappa su un foglio di carta in modo che, anche senza molte parole, la persona non specializzata può capire di cosa si tratta. Le mappe sono solitamente prodotti per le presentazioni e le relazioni in cui il pubblico o il lettore è un politico, un cittadino o uno studente senza esperienza professionale in GIS. Quindi, una mappa deve essere efficace nel comunicare informazioni spaziali. (A Gentle Introduction to QGIS)
Esempi
Raccomandazioni per una buona mappatura:
Cosa è il geopackage
“GeoPackage is an open, standards-based, platform-independent, portable, self-describing, compact format for transferring geospatial information.”
Vantaggi del geopackage
Vantaggi del geopackage
Svantaggi del geopackage
Il datum utilizzato da una nazione cambia nel tempo (la terra non è immutabile)
Esistono due principali sistemi di coordinate (ovvero modi di localizzare un punto sulla superficie terrestre) che si utilizzano quando si lavora in GIS:
Tuttavia…
In generale, salvo specifiche esterne (istituzioni, convenzioni ecc.) e particolare necessità di accuratezza, in Asia Occidentale utilizzerete:
C:\OSGeo4W\bin\qgis-ltr-bin.exe o C:\Programmi\QGIS-3.22\bin\qgis-ltr-bin.exeApplicazioni/QGIS-LTR.appDal pannello Progetti Recenti:
Ritorniamo al nostro progetto. Avendo caricato abbastanza layer, vogliamo adesso stampare una mappa. Se abbiamo ancora il layer “world map” attivo, disattiviamolo (cliccando sulla casella di spunta a sinistra del nome del layer), e ritorniamo ad inquadrare i nostri confini cliccando con il tasto destro sul layer “confini_moderni” e selezionando “Zoom sui layer”.
QGIS ha due modi principali per creare una mappa: dall’interfaccia principale (tramite Progetto -> Importa/Esporta -> Esporta Mappa come Immagine, e dal layout di stampa. Il primo metodo è più semplice ma richiede di aggiungere una serie di elementi (nord, scala, titolo) tramite le cosiddette decorazioni. Inoltre permette meno personalizzazione, quindi per ora lo lasceremo stare (nel caso vogliate approfondire vi lascio il link alla relativa documentazione).
Oggi invece lavoreremo tramite il Layout di Stampa. Per cominciare, clicchiamo su “Nuovo Layout di Stampa” il pulsante che troviamo in alto a sinistra nella barra degli strumenti, accanto al tasto per salvare.
Tutta la documentazione ufficiale (compresi i singoli passaggi) sul layout di stampa la trovate a questo link
Nella nuova finestra che si aprirà (Crea Layout di stampa), diamo un nome al nostro layout, che poi sarà anche il nome della nostra mappa. Cercate di dare nomi significativi e soprattutto facili da ricordare (ad es. forti e insediamenti romani), se ritornate a lavorare sul progetto mesi o anni dopo, potrà essere difficile ricordarsi quale fosse la mappa che avevate creato. Se non inseriamo un titolo, QGIS assegnerà un nome in automatico (Layout 1, Layout 2, ecc.)
Si è aperta adesso un nuova finestra, questo è il layout di stampa di QGIS. Nella parte centrale avete il foglio in cui apparirà la nostra mappa. Sulla sinistra abbiamo una serie di icone tra cui possiamo aggiungere elementi alla nostra mappa, che poi appariranno anche sotto forma di lista nel pannello a destra. In alto invece abbiamo una serie di strumenti per gestire gli elementi della mappa ed esportare poi la mappa stessa.
Aggiungiamo ora la nostra mappa, clicchiamo su “Aggiungi Oggetto” nel menu in alto e poi su “Aggiungi Mappa”. Più rapidamente, possiamo cliccare sul pulsante a forma di foglio ripiegato verso destra. Vedete che il cursore è cambiato in una croce, per creare la nostra mappa dobbiamo cliccare e trascinare sul foglio bianco.
Possiamo creare la mappa di qualsiasi dimensione vogliamo, tuttavia per questa volta possiamo utilizzare l’intero foglio a nostra disposizione. Partiamo da un angolo del foglio e trasciniamo fino all’angolo opposto, fino a che il rettangolo rosso che vediamo non si “aggancia” all’altro angolo.
Vedrete che si è riprodotto a schermo quello che vedevamo nella mappa principale. Possiamo trascinare la mappa in giro o ridimensionarla a nostro piacimento. Può succedere, soprattutto quando si imposta il foglio in verticale, che la mappa appaia “piccola”. Per ingrandire la nostra visuale, possiamo zoomare all’interno del layout di stampa, senza necessità di tornare alla mappa principale. Per farlo clicchiamo su “Modifica” -> “Sposta Contenuto” (o dal corrispettivo tasto a sinistra). Possiamo adesso zoomare con la rotella del mouse e zoomare più gradualmente tenendo premuto Ctrl (o Cmd su Mac).
Notate come lo zoom modifica anche la scala nel menu a destra. Se avessimo voluto infatti, avremmo potuto cambiare la scala (e quindi lo zoom) anche direttamente dal box “scala” a destra.
Una volta soddisfatti dello zoom (fate in modo che tutti i nostri layer si vedano ma lasciate spazio anche per legenda, scala e nord), possiamo passare ad aggiungere altri elementi della mappa. Solitamente, una mappa possiede una barra di scala, un nord, ed eventualmente una legenda (se ci sono più simboli) e un titolo. Cominciamo ad aggiungere la barra di scala. Per farlo clicchiamo su “Aggiungi oggetto” -> “Barra di scala” o sul pulsante corrispondente a sinistra.
Il nostro cursore è nuovamente diventato una croce, possiamo quindi cliccare e trascinare per dare una dimensione di massima alla nostra barra di scala (QGIS poi la riadatterà a seconda della scala a cui è rappresentata la mappa). Clicchiamo e trasciniamo per aggiungere una scala in basso a sinistra.
La nostra barra di scala verrà aggiunta sotto forma di un rettangolo bianco e nero. Ci sono molti modi per modificare la barra di scala e personalizzarla, cambiare colore, aggiungere tacche, cambiare aspetto generale, ecc. Ad esempio, se lavoriamo a scale grandi (ovvero in aree piccole), potremo aver bisogno di rappresentare la scala in metri piuttosto che Chilometri. Tuttavia, per oggi la lasceremo di default.
Passiamo adesso ad aggiungere una freccia del nord, elemento essenziale per l’orientazione della mappa e per far orientare chi leggerà la nostra mappa. Di default, QGIS orienta tutto verso il nord, quindi non ci si può sbagliare, tuttavia, il nord è comunque necessario nelle mappe. Per farlo, clicchiamo su “Aggiungi oggetto” -> “Aggiungi Freccia Nord”, oppure dal corrispettivo pulsante a sinistra.
Come per gli altri oggetti, clicchiamo e trasciniamo il mouse per creare il nostro Nord. Come per la scala, la grandezza dell’immagine cambia a seconda di quanto grande facciamo il riquadro rosso.
Dal pannello “Proprietà dell’oggetto” sotto “Gruppi SVG” possiamo selezionare la cartella “arrows” e personalizzare il nostro nord come vogliamo.
Aggiungiamo ora un’ulteriore elemento: la legenda. Per farlo, “Aggiungi oggetto” -> “Aggiungi Legenda” o clicchiamo sul pulsante apposito nella barra a sinistra. Come per gli altri oggetti, clicchiamo e trasciniamo per inserire la nostra legenda, magari nella parte a destra, meno occupata da altri elementi della mappa.
Come per gli altri oggetti, clicchiamo e trasciniamo per inserire la nostra legenda, magari nella parte a destra, meno occupata da altri elementi della mappa.
La legenda creata da QGIS probabilmente verrà fuori leggermente più grande di quella che avete tracciato. Questo perché QGIS inserisce tutti i vostri layer nella legenda, compresi anche quelli che non sono visibili nella mappa. Per risolvere, nel menu proprietà dell’oggetto, sotto “Oggetti Legenda” scorrete un po’ e spuntate l’opzione “Aggiorna automaticamente” e inserite la spunta su “Mostra solamente oggetti all’interno della mappa collegata”.
Eliminate poi manualmente gli elementi non presenti dalla mappa anche nella lista a destra (non è necessario, ma può aiutarvi a fare meno confusione). Per farlo, semplicemente selezionate l’elemento dalla lista e cliccate sul simbolo del meno rosso, subito sotto la lista.
Per finire, rinominiamo gli elementi della legenda in modo che siano dei nomi veri e propri e non il nome del nostro layer. Per farlo, facciamo doppio click sul testo che vogliamo cambiare.
Cambiamo quindi il testo nel nuovo pannello Etichetta che si apre.
Cambiamo anche il resto dei layer per ottenere una legenda omogenea.
Visto che il nostro sfondo è bianco, per far in modo che la legenda sia ben visibile, ci possiamo aggiungere una cornice. Per farlo, sempre nel menu “Proprietà dell’oggetto”, scorriamo verso il basso e aggiungiamo la spunta a “Cornice”. Questo farà apparire automaticamente il sottomenu di personalizzazione della cornice, che però per il momento possiamo anche ignorare. A questo link trovate tutta la documentazione relativa alla legenda per esplorare altri elementi di personalizzazione.
Aggiungiamo anche un titolo alla nostra legenda tramite il campo “Title” in cima nel pannello delle proprietà
Ora, non ci resta che esportare la nostra mappa!
Per salvare la nostra mappa, clicchiamo su “Layout” -> “Esporta come immagine” (Notate anche le altre modalità di esportazione, PDF e SVG), alternativamente, clicchiamo sul corrispettivo pulsante nella barra dei menu in alto. Nella finestra che si apre, selezioniamo la dove vogliamo salvare il nostro file e clicchiamo su “Salva”.
Si aprirà un’altra finestra, dove possiamo scegliere la destinazione della nostra mappa. Per il momento salviamola nella stessa cartella del nostro progetto e poi clicchiamo su “Salva”
Si aprirà un’altra finestra, dove possiamo scegliere dpi e dimensioni della nostra immagine. Potete lasciare tutte le impostazioni di default (300 dpi è una risoluzione ottimale per non perdere qualità delle immagini, se volete salvare spazio potete anche ridurre a 150 dpi), e clicchiamo su “Salva”
Una volta completata l’operazione, apparirà una scritta su sfondo verde che ci informerà che l’esportazione è avvenuta con successo.
Vediamo adesso come caricare altre tipologie di dati. Può infatti succedere che non tutti i dati di cui abbiamo bisogno siano disponibili in shapefile. Abbiamo già visto come caricare un csv, adesso vediamo come caricare un KMZ ( i file che abbiamo usato per Google Earth). Il processo è molto simile a quello per caricare vettori. Per cominciare, chiudiamo il nostro layout di stampa e clicchiamo su “Apri Gestore Sorgente Dati”.
Clicchiamo su Vettore e poi sui tre puntini per selezionare il nostro file. Dalla cartella del nostro dataset, selezioniamo il file “ne_fiumi_uk_ir” e poi selezioniamo su apri. Come vedete infatti QGIS tratta i kmz come veri e propri vettori.
Selezioniamo “Aggiungi” si aprirà un nuovo menu che ci chiederà quale elemento vogliamo aggiungere. Ricordatevi infatti che i kmz possono contenere più di una geometria, quindi quello che QGIS ci chiede è di scegliere quale delle geometrie presenti caricare. Visto che il nostro file contiene solo linee, selezioniamo l’oggetto con descrizione LineString, deselezioniamo Aggiungi layer ad un gruppo e poi clicchiamo su “Aggiungi Layer”
Il layer sarà aggiunto sulla nostra mappa e nel pannello dei layer a sinistra. Il simbolo nella lista dei layer sarà diverso dalle altre linee, permettendoci di vedere che questo non è uno shapefile. Purtroppo le possibilità di modifica e lavoro su layer che non siano shapefile o geopackage è un po’ limitata in GIS, per questo conviene sempre esportare i layer e trasformarli in shapefile. Chiudiamo intanto il nostro gestore delle sorgenti cliccando su “Chiudi”.
Per cambiare formato ad un layer, il modo più semplice è esportarlo (salvarlo) in un altro formato. Per farlo, clicchiamo con il tasto destro sul layer “ne_fiumi_uk_ir”, muoviamo il mouse su “Esporta” e clicchiamo su “Salva elementi come..”
Nella nuova finestra che si apre ci sono molte opzioni, quindi cominciamo a cambiarne qualcuna. In cima, su “Formato” clicchiamo sul menu a tendina e selezioniamo “ESRI Shapefile” dalla lista. Clicchiamo sui tre puntini e decidiamo dove salvare il file. Salviamolo nella stessa cartella del dataset, nella sottocartella shp e chiamiamolo come il file di origine “ne_fiumi_uk_ir”, quindi clicchiamo su “Salva”.
Il box “Nome file” si sarà popolato con le nostre impostazioni. Potremo anche lasciare tutto com’è e salvare, tuttavia i file kmz/kml hanno alcuni campi della tabella attributi che non sono veramente utili quando si lavora in GIS, e qui possiamo decidere di non esportarli assieme al resto dei file. All’interno del menu “Seleziona i campi da esportare e le loro opzioni di esportazione”, togliamo la spunta ai seguenti campi: description, timestamp, begin, end, altitudeMode, tasselate, extrude, visibility, drawOrder, icon.
Lasciamo tutto il resto com’è e clicchiamo su “OK”. Assicuratevi di aver selezionato “Aggiungi il file salvato alla mappa” altrimenti dovrete ricaricarvelo manualmente.
Come vedete il file è stato salvato e caricato correttamente e ora appare nella lista dei layer. Possiamo eliminare il layer originario in kmz (non ci serve più) cliccando con il tasto destro e poi su “Rimuovi Layer” o dal corrispettivo simbolo, e poi selezionando OK nella finestra che si apre.
Da ora in poi, lavoreremo principalmente su una tipologia di file, il geopackage (.gpkg). Il geopackage è un formato particolare, essendo infatti un database, può contenere più geometrie. Ha poi moltissimi vantaggi sullo shapefile che lo rendono molto conveniente da usare. Le geometrie all’interno di un geopackage sono salvate come layers. Per caricare quindi i layers del nostro geopackage, clicchiamo ancora una volta sul Gestore delle Sorgenti Dati, e nel menu a sinistra selezioniamo GeoPackage.
Vedrete che il modo di caricare un geopackage è un po’ diverso rispetto ad un vettore. Essendo un database, QGIS deve connettersi al database (il nostro file .gpkg) per accedere e poter “vedere” e caricare le geometrie contenute all’interno del geopackage (i singoli layer). La connessione altro non è che un modo di dire a QGIS dove si trova il nostro file geopackage.
Per creare questa connessione, clicchiamo su “Nuovo” e nella nostra cartella del dataset, nella sottocartella gpkg, selezioniamo “uk_database”, e clicchiamo su “Apri”
Clicchiamo su Connetti. Vedrete adesso che il pannello “Tabella” in basso si è riempito e oltre a fornire il percorso del nostro file, ci fa vedere anche quali layer sono presenti al suo interno. Possiamo caricare un layer alla volta o tutti i layer insieme. Per farlo selezioniamoli (ctrl/cmd per selezionarli entrambi) e clicchiamo su “Aggiungi”. Aggiungiamo ne_laghi_uk_ir e pplaces e ignoriamo il resto per ora.
I layer appariranno correttamente sulla mappa e nella lista dei layer a sinistra. Possiamo quindi chiudere il Gestore sorgente dati cliccando su “Chiudi”.
Prima di continuare a lavorare, intanto togliamo la visibilità ai layer forti romani e insediameti romani (cliccando sulla casella spuntata) e soffermiamoci un attimo su questi due nuovi layer caricati. Al di là dell’essere stati caricati da un geopackage, apriamo il pannello delle proprietà per ispezionarli un attimo. Ad esempio, apriamo il pannello delle proprietà (click destro sul layer e poi “Proprietà”, oppure doppio-click sul layer).
Nel pannello delle proprietà selezionate poi “Informazioni”
Il pannello informazioni ci fornisce tutta una serie di dati (noti come metadati) riguardo al nostro layer: dalla sua posizione, al numero di geometrie al suo interno, e così via. Soffermiamoci però un attimo sui dati sotto la dicitura “Sistema di riferimento (SR)”. Potete infatti vedere che il sistema di riferimento è EPSG:32630 - WGS 84 / UTM zone 30N, sotto il cui nome trovate tutta un’altra serie di informazioni relative a questo sistema di riferimento. Se ci fate caso, il codice EPSG è diverso da quello del nostro progetto (indicato in basso a destra nell’interfaccia principale di QGIS), quest’ultimo è infatti EPSG: 4326.
Se andassimo a vedere anche il layer dei fiumi appena salvato in shapefile (basta passare il mouse sul layer), vedremo che anche questo ha un codice EPSG: 4326. I due layer, in base a quanto detto prima, non dovrebbero teoricamente essere sovrapponibili. QGIS riesce a farceli vedere nella posizione “corretta” grazie alla cosiddetta “Riproiezione al volo”. Tuttavia, è sempre meglio lavorare con i layer proiettati tutti nello stesso CRS.
Come detto, è sempre meglio lavorare con i layer proiettati tutti nello stesso CRS. In generale, se si lavora su aree piccole, è meglio scegliere un sistema di riferimento proiettato, esattamente come quello utilizzato dai layer caricati tramite il geopackage. Tuttavia, è anche necessario che il nostro progetto utilizzi lo stesso sistema di riferimento (bisogna quindi cambiare quel EPSG: 4326 in basso a destra). Per farlo, chiudiamo intanto il pannello delle proprietà e clicchiamo proprio su EPSG: 4326 in basso a destra.
Si aprirà un pannello delle proprietà del progetto con una serie di informazioni relativi ai sistemi di riferimento. Dobbiamo selezionare il CRS che vogliamo dalla lista sotto “Sistema di riferimento delle coordinate predefinito”. La lista è veramente lunghissima, quindi per facilitarci possiamo usare il filtro in alto per cercare il crs di cui abbiamo bisogno. In questo caso, scriviamo il codice EPSG, che ricordiamo, identifica univocamente un sistema di riferimento, così non avremo ambiguità.
Scriviamo quindi 32630 ( se non ce lo ricordiamo possiamo andare a vedere le proprietà del layer visto in precedenza). Vedrete che adesso sarà disponibile un solo crs da selezionare. Se ci clicchiamo sopra, potete vedere che le informazioni nella parte bassa del pannello sono cambiate. A sinistra si sono aggiornate e ci forniscono informazioni sul CRS (come lo facevano le proprietà del layer, ma qui più nel dettaglio). QGIS ci fornisce inoltre un’anteprima della zona coperta dal nostro CRS. Il sistema UTM è infatti diviso in zone, ed è necessario utilizzare la zona che copre la propria area di studio per una corretta visualizzazione, ma soprattutto per evitare errori nel caso si eseguano analisi spaziali.
Nella mappa in basso a destra, a croce e il riquadro blu evidenziano la nostra attuale visualizzazione della mappa e il suo centro, non ha nulla a che fare con il crs. Potete ingrandire la visuale per controllare che effettivamente la nostra area sia coperta da quel crs. Se la nostra area si estende anche oltre quell’area, non preoccupatevi, utilizzate il crs in cui rientra la maggior parte della vostra area di studio. IMPORTANTE: evitate di modificare il CRS del progetto in fasi avanzate, cercate di impostarlo una volta e mantenere quello.
Clicchiamo su Ok e vedrete la vostra mappa modificarsi. I layer infatti sono stati riproiettati seguendo la il crs scelto e la sua proiezione (UTM). Se però andiamo a vedere il layer dei fiumi caricato in precedenza, vediamo che è ancora in WGS 84, EPSG: 4326 Questo perchè abbiamo cambiato solo il CRS del progetto, e non del layer. Ancora una volta, la riproiezione al volo di QGIS ci permette comunque di allineare tutti i layer nello stesso posto. Ora però cambiamo CRS anche ai layer. Come per il formato, il modo più semplice (e sicuro) per farlo è salvare i layer nel nuovo CRS. Approfittiamo e impariamo anche a salvarli nel nostro geopackage, così da evitare di avere tutti quei file associati allo shapefile riprodotti una seconda volta.
Cominciamo proprio dai fiumi: clicchiamo con il tasto destro sul layer -> “Esporta” -> “Esporta elementi come..”
Nel pannello di salvataggio, sotto formato selezioniamo Geopackage. Clicchiamo sui tre puntini a destra di “Nome file”, e selezioniamo il nostro file geopackage (nel caso vi chiedesse di sostituirlo, cliccate su sostituisci, in realtà non lo faremo).
Il campo nome layer verrà riempito automaticamente, tuttavia prende il nome del nostro file, mentre invece conviene modificarlo e nominarlo come il nostro layer che stiamo salvando, altrimenti non sapremo cosa caricare dopo. Scriviamo quindi ne_fiumi_uk_ir. Qui la parte importante, cambiamo il valore di SR e selezioniamo SR Progetto: ESPG 32630. Spuntiamo fid, e poi possiamo lasciare tutto il resto dei dati come sono e cliccare quindi su OK.
Il layer sarà caricato nel nostro progetto (se abbiamo lasciato la spunta su “Aggiungi il file salvato alla mappa”). A volte qgis inserisce il nome del geopackage prima del layer, potete rinominare il layer e toglierlo, o ricaricare il layer.
Ora rifacciamo lo stesso processo anche per i layer dei confini moderni e delle strade romane, lasciando perdere per il momento i forti e gli insediamenti romani.
È ora di fare un po’ di pulizia nel nostro progetto. Togliamo i layer che non ci servono più, ovvero gli shapefile. Per controllare velocemente quale sia l’origine del nostro layer (il file che abbiamo caricato), possiamo passare il mouse sopra il layer e un popup ci dirà il percorso d’origine, se questo termina con .shp, possiamo eliminarlo. Lasciamo solamente il layer confini moderni e quello delle strade romane.
Principi di cartografia
I sistemi di riferimento geografici:
Blog 3DMetrica su con spiegazioni e descrizioni in italiano su:
Blog post molto semplice su proiezioni, datum, sistemi di coordinate (in inglese, link webarchive)
Blog post su come lavorare con i CRS in QGIS (in inglese)
Slide su datum e proiezioni di un corso GIS del Center for Earth and Environmental Studies della Texas A&M International University (in inglese, cambiare il numero dopo lecture nel link per accedere anche ad altre slide)
Documentazione di QGIS:
Il geopackage:
Il Layout di stampa